CN109629761A - 一种附加斜向抗侧brb的震后可恢复功能十字型柱脚节点 - Google Patents

一种附加斜向抗侧brb的震后可恢复功能十字型柱脚节点 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，属于结构工程领域。该节点由方形钢柱、十字型铰底座和两侧的可更换抗侧耗能装置组成。本发明应用了损伤控制、耗能元件可更换、弯矩调幅及竖向承载和水平抗侧分离等设计理念，结合了传统刚接柱与传统铰接柱的优点。以形状记忆合金作为柱底支座的材料，提高节点受力性能，延长使用寿命。通过合理设计，实现弯矩调幅，减小柱上弯矩以保护其不受损害，同时使BRB承担主要抗侧工作，并将损坏控制在BRB上。BRB两端均为铰接，通过将侧向荷载转化为向BRB施加的轴向荷载来充分发挥BRB的耗能性能，提高抗侧耗能构件的工作效率。震后仅需更换BRB即可使柱脚节点恢复功能。

Description

一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点
技术领域
本专利涉及一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，属于结构工程技术领域。
背景技术
工业化装配式钢结构是未来高层钢结构住宅发展的必然趋势，是我国实现建筑产业化的必由之路。装配式建筑是建造方式的重大变革，是推进结构性改革和新型城镇化发展的重要举措，完全符合绿色建筑“适用、高效、协调、发展”的内涵。建筑装配化，能规范化各构件，工厂统一规格生产，现场螺栓精准装配，避免由于施工误差引起的建筑材料的消耗，且相对于其他结构形式减轻自重、简化设计从而降低造价；工程的高度组织化，使得机械化作业很大程度替代手工劳动，更能减少相关费用。
目前常见的钢结构底柱柱脚与基础的连接有两种形式，一种是刚接，一种是铰接，但这两种形式都存在严重的问题。若底柱与基础刚接，则在地震作用下柱脚处会产生极大的弯矩，使柱脚发生破坏，且震后极难修复或替换；若底柱与基础铰接，柱脚不承受弯矩，虽然可以保证柱不受弯破坏，但由于柱无法抵抗侧向荷载，使得结构整体刚度严重不足，无法满足建筑需求。
为克服上述问题，本发明提出了一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点。该节点形式将原本刚接柱所具备的竖向承载能力及水平抗侧能力分离，使柱主要承受轴向荷载，抗侧耗能装置主要抵抗侧向荷载，既能保护柱不被破坏，整体的抗侧向能力也不弱于传统的刚接柱。同时震后仅需更换BRB构件即可使整体结构恢复功能，极大地降低了震后修复的难度与成本。
本发明采用常见板件通过合理布置即可实现柱脚节点震后功能的可修复，同时将损伤控制、耗能元件可更换、弯矩调幅及竖向承载和水平抗侧分离等理念引入柱脚节点领域，整体构造巧妙且传力清晰合理，特别适用于钢框架结构住宅，在保证建筑安全性的同时，又能大大提高其经济性，可为住宅产业化、建筑装配化提供技术参考。
发明内容
本发明提出一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，旨在解决在现有的装配式钢结构体系中底柱震后损伤较大以及震后修复困难等弊端，避免钢材浪费，延长节点使用寿命，提高经济效益，同时也为装配式底柱柱脚节点提供了更多的选择范围。
为实现上述目的，本发明采用如下技术手段：
一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，其特征在于：该可抗弯铰接柱脚节点由方形钢柱、十字型铰底座和两侧的可更换抗侧耗能装置组成；该可抗弯铰接柱脚是基于损伤控制、耗能元件可更换、弯矩调幅及竖向承载和水平抗侧分离等设计理念提出来的，旨在实现在大转角下，柱脚域各构件分离承力，既能提供足够的侧向刚度，又能将塑性损伤集中于可更换的抗侧耗能装置上，达到震后只需更换抗侧耗能装置即可恢复柱脚节点使用功能的目的；该可抗弯铰接柱脚避免了传统抗弯刚接柱脚节点在大层间位移角下柱脚严重塑性损伤且不易更换，传统铰接柱脚节点可实现大转角但不可承受弯矩等突出问题；所述的十字型铰底座由十字型短柱和端底板焊接而成，十字型短柱截面积大于方形钢柱截面积，以保证柱脚轴向承载力不小于方形钢柱在设计时要求达到的承载力；所述的方形钢柱底端开槽，槽口宽度与十字型短柱单板厚度相匹配，槽口深度小于十字型短柱的长度；所述的方形钢柱开槽处与十字型铰底座拼接后在对接处进行焊接，此时方形钢柱柱底与十字型铰底座的端底板存在一定距离；方形钢柱与十字型铰底座焊接后形成的柱脚具有较高的转动能力，可视为铰接柱脚；所述的可更换抗侧耗能装置由BRB、竖向连接件及基础底板组成；抗侧耗能装置与方形钢柱通过高强螺栓、连接副或单边螺栓连接，实现弯矩调幅和水平抗侧分离的目的；基础底板固接于基础；BRB铰接于竖向连接件和基础底板之间，将由柱传递至抗侧耗能装置的侧向荷载转化为对BRB施加的轴向荷载，充分发挥BRB构件的耗能能力，既保证了该装置抗侧耗能功效的充分发挥，又能将损伤控制在BRB上，确保柱脚不发生破坏。
所述的十字型短柱的材料为形状记忆合金，利用形状记忆合金的超弹性可以有效减少甚至消除地震力对于十字型铰底座的损坏，从而提高了结构的使用寿命，在安全性、适用性、经济性上有了很大的提升。
所述的方形钢柱在适当高度处两侧均设有可更换抗侧耗能装置，方形钢柱通过十字型铰底座及高强螺栓与基础固接相连，BRB通过基础底板及高强螺栓与基础固接相连，进而可以抵抗平面内弯矩，并实现弯矩调幅，解决了铰接柱脚抗侧向能力不足的问题。
所述的BRB具有优秀的耗能能力，可以避免塑性破坏发生在节点连接处，实现塑性损伤控制。
所述的抗侧耗能装置亦可通过套筒与柱进行连接。套筒由两个U形槽钢构件通过高强螺栓拼接而成，代替竖向连接件。
本专利的优点主要表现在以下几个方面：
(1)弯矩调幅及竖向承载和水平抗侧分离。底柱柱脚与基础通过十字型铰底座连接，可视为铰接柱脚，在地震作用下柱主要承受轴力，释放弯矩；主要抗侧工作由BRB承担。
(2)损伤控制。实现弯矩调幅及竖向承载和水平抗侧分离后，由于BRB具有优秀的变形耗能能力，可以将损伤控制在BRB上，避免柱脚受弯破坏；使用形状记忆合金作为十字型铰底座的材料，其超弹性可以有效减少甚至消除地震力对于十字型铰底座的损坏。
(3)耗能元件可更换。由于实现了内力分离抵抗与损伤控制，震后柱的功能完好，无需替换，损伤的BRB与柱之间通过螺栓连接(套筒通过螺栓完成拼接)，拆卸方便，直接更换BRB后柱脚节点整体的功能恢复，完成震后恢复工作。
(4)所述的节点设计融合了传统铰接柱与传统刚接柱的优点，柱底与基础铰接释放弯矩，对柱形成有效保护，使用BRB抵抗剪力，从而提高侧向刚度，使得该节点设计在实际应用中可以达到传统刚接柱的效果，且震后柱脚区域不发生塑性破坏，仍具备良好的承载能力，仅需更换BRB构件即可恢复功能。
附图说明
图1为一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点的装配三维图；
图2为一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点的装配拆分图；
图3为一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点的正视图；
图4为一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点在使用套筒连接形式下的装配三维图；
图5为套筒拆分详图；
图6为一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点十字铰接底座与方形钢柱底部存在距离详图。
具体实施方式
下面结合附图1～6，详细说明本专利的实施方式。
如图1～6所示，一种模块化设计的可恢复功能屈曲约束装配式梁柱组合节点包括以下部件：
1——方形钢柱；
2——十字型铰接底座；
3——抗侧耗能装置；
4——十字型短柱；
5——十字型铰接底座端底板；
6——方形钢柱槽口；
7——BRB；
8——BRB竖向连接件；
9——BRB基础底板；
10——高强螺栓；
11——连接套筒；
12——U形槽钢构件。
如图1～6所示，一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，其特征在于：该可抗弯铰接柱脚节点由方形钢柱(1)、十字型铰底座(2)和两侧的可更换抗侧耗能装置(3)组成；所述的十字型铰底座由十字型短柱(4)和端底板(5)焊接而成，十字型短柱截面积为方形钢柱截面积的1.0～2.0倍；所述的方形钢柱底端开槽，槽口(6)宽度与十字型短柱的柱身单板厚度相同，槽口深度小于十字型短柱的长度，其差值取柱高1/300～1/60；所述的可更换抗侧耗能装置由BRB(7)、竖向连接件(8)及基础底板(9)组成；BRB铰接于竖向连接件和基础底板之间，将由柱传递至抗侧耗能装置的侧向荷载转化为对BRB施加的轴向荷载；抗侧耗能装置与方形钢柱通过高强螺栓(10)、连接副或单边螺栓连接，连接处位于柱高1/3处，基础底板固接于基础。当要求方形钢柱主体部分完整，不允许开孔时，抗侧耗能装置通过连接套筒(11)与方形钢柱连接；连接套筒由两个U型槽钢构件(12)对接并通过高强螺栓固定而成，竖向连接件的铰接接头直接焊接于U型槽钢构件，即以U型槽钢构件代替原竖向连接件。

Claims (3)

1.一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，其特征在于：该可抗弯铰接柱脚节点由方形钢柱、十字型铰底座和两侧的可更换抗侧耗能装置组成；所述的十字型铰底座由十字型短柱和端底板焊接而成，十字型短柱截面积为方形钢柱截面积的1.0～2.0倍；所述的方形钢柱底端开槽，槽口宽度与十字型短柱的柱身单板厚度相同，槽口深度小于十字型短柱的长度，其差值取柱高的1/300～1/60；所述的可更换抗侧耗能装置由BRB、竖向连接件及基础底板组成；BRB铰接于竖向连接件和基础底板之间，将由柱传递至抗侧耗能装置的侧向荷载转化为对BRB施加的轴向荷载；抗侧耗能装置与方形钢柱通过高强螺栓、连接副或单边螺栓连接，连接处位于柱高1/3处，基础底板固接于基础。
2.根据权利要求1所述的一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，其特征在于：选用形状记忆合金作为所述的十字型铰底座的十字型短柱部分的制作材料。
3.根据权利要求1所述的一种附加斜向抗侧BRB的震后可恢复功能十字型柱脚节点，其特征在于：当要求方形钢柱主体部分完整，不允许开孔时，抗侧耗能装置通过连接套筒与方形钢柱连接；连接套筒由两个U型槽钢构件对接并通过高强螺栓固定而成，竖向连接件的铰接接头直接焊接于U型槽钢构件，即以U型槽钢构件代替原竖向连接件。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113152407A (zh) * 2020-11-20 2021-07-23 大连理工大学 一种伞状的水下竖向减震耗能装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201184001Y (zh) * 2008-04-07 2009-01-21 徐培蓁 防屈曲耗能支撑结构
CN103195188A (zh) * 2013-04-11 2013-07-10 北京工业大学 工字型双板装配式钢结构预应力防屈曲支撑
US20160222662A1 (en) * 2013-09-25 2016-08-04 Hitachi Metals Techno, Ltd. Column base structure
CN207277362U (zh) * 2017-10-14 2018-04-27 上海奉贤建筑设计有限公司 一种钢结构柱脚
CN109057018A (zh) * 2018-08-15 2018-12-21 山东大学 基于形状记忆合金棒材的自复位柱脚节点及钢结构建筑

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201184001Y (zh) * 2008-04-07 2009-01-21 徐培蓁 防屈曲耗能支撑结构
CN103195188A (zh) * 2013-04-11 2013-07-10 北京工业大学 工字型双板装配式钢结构预应力防屈曲支撑
US20160222662A1 (en) * 2013-09-25 2016-08-04 Hitachi Metals Techno, Ltd. Column base structure
CN207277362U (zh) * 2017-10-14 2018-04-27 上海奉贤建筑设计有限公司 一种钢结构柱脚
CN109057018A (zh) * 2018-08-15 2018-12-21 山东大学 基于形状记忆合金棒材的自复位柱脚节点及钢结构建筑

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113152407A (zh) * 2020-11-20 2021-07-23 大连理工大学 一种伞状的水下竖向减震耗能装置

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